CN104452496A - 一种永磁磁悬浮轨道 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种永磁磁悬浮轨道，所述的永磁磁悬浮轨道采用成对设置且分别相互对应的固定永磁轨（2）和活动永磁轨（3）构成悬浮系统，在固定永磁轨（2）上的同层永磁体（20）的N-S极方向相同且活动永磁轨（3）上的同层永磁体（30）的N-S极方向相同，位于相同高度且对应设置的固定永磁轨（2）上的永磁体（20）和活动永磁轨（3）上的永磁体（30）的N-S极方向相同；所述固定永磁轨（2）上的相邻层永磁体（20）的N-S极方向相反且活动永磁轨（3）上的相邻层永磁体（30）的N-S极方向相反。本发明的构造简单、悬浮稳定、运行能耗低且价格低廉。

Description

一种永磁磁悬浮轨道
技术领域
 本发明涉及永磁悬浮技术领域，具体地说是一种永磁磁悬浮轨道。
背景技术
磁悬浮轨道主要有电磁制、电动制和高温超导三种。电磁制磁悬浮轨道借助活动轨上的电磁体和铁磁性路轨之间的吸引力实现悬浮，需在活动轨上安装悬浮电磁铁和导向电磁铁，活动轨笨重，悬浮能耗大，且悬浮高度小（约8-10毫米），对轨道梁和控制系统的要求极高。电动制磁悬浮轨道借助活动轨上的超导线绕磁体运动时在安装在路轨上的水平线圈感应出斥力实现悬浮，需在活动轨上安装低温超导磁体，要配套笨重、复杂的液氦制冷系统，悬浮能耗大，杂散磁场大，装心脏起博器的人不能靠近，轨道附近也无法使用手机，且活动轨悬浮力与高度和速度有关，在低速（小于120千米/小时）情况下，由于浮力和导向力不足，仍需要车轮支撑和导向轮导向。高温超导磁悬浮轨道利用高温超导体的抗磁性和钉扎效应实现悬浮，但只有在极低的悬浮高度才能产生较大的悬浮力。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种新型的永磁磁悬浮轨道。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
一种永磁磁悬浮轨道，其特征在于：所述的永磁磁悬浮轨道采用成对设置且分别相互对应的固定永磁轨和活动永磁轨构成悬浮系统，其中固定永磁轨和活动永磁轨分别包括若干层永磁体，在固定永磁轨上的同层永磁体的N-S极方向相同且活动永磁轨上的同层永磁体的N-S极方向相同，位于相同高度且对应设置的固定永磁轨上的永磁体和活动永磁轨上的永磁体的N-S极方向相同；所述固定永磁轨上的相邻层永磁体的N-S极方向相反且活动永磁轨上的相邻层永磁体的N-S极方向相反。
所述活动永磁轨的轨身截面呈“工”字型，活动永磁轨的轨身两侧构成的凹槽内均安装有多层永磁体，且活动永磁轨的轨身两侧的同层永磁体的N-S极方向相反。
所述固定永磁轨的轨身截面呈“U”字型，固定永磁轨的轨身两侧内侧均安装有多层永磁体。
所述固定永磁轨上的永磁体与活动永磁轨上的永磁体相互对应，使得活动永磁轨的轨身下端位于固定永磁轨的轨身“U”形腔内且活动永磁轨的轨身上端位于固定永磁轨的轨身“U”形腔上方。
安装在固定永磁轨上的相邻永磁体之间均填充有密封隔离胶；且安装在活动永磁轨上的相邻永磁体之间、永磁体与活动永磁轨的轨身腔壁之间均填充有密封隔离胶。
所述的永磁体分别采用非导磁性板将其包裹在固定永磁轨和活动永磁轨的轨身上。
活动永磁轨的轨身底端两侧分别设有导向轮，导向轮通过相应的支撑架安装在活动永磁轨的轨身上。
所述的导向轮采用滚动轴承结构使得活动永磁轨发生侧偏时，导向轮与固定永磁轨的轨身内壁接触产生滚动摩擦以减小摩擦阻力。
所述活动永磁轨的轨身底部和固定永磁轨的轨身内腔底部分别设有N-S极方向相反的第一永磁体和第二永磁体，第一永磁体和第二永磁体相互对应。
所述第二永磁体的两侧分别设有左侧永磁体和右侧永磁体，第二永磁体、左侧永磁体、右侧永磁体三者之间采用密封隔离胶间隔且三者的N-S极方向相同。
本发明相比现有技术有如下优点：
本发明通过合理布置固定永磁轨和活动永磁轨上的各层永磁体的N-S极方向，能够产生较大的悬浮力；通过在活动永磁轨的轨身底部安装滚动导向轮，使得导向轮与固定永磁轨的轨身内壁组成永磁磁悬浮轨道的导向系统；固定永磁轨的轨身和活动永磁轨的轨身选用钢材制成，将永磁悬浮系统与导向系统一体化设计的方式极大简化了轨道构造，具有简单紧凑、悬浮稳定且运行能耗低、价格低廉的特点，适宜推广使用。
附图说明
附图1为本发明的永磁磁悬浮轨道的结构原理示意图之一；
附图2为本发明的永磁磁悬浮轨道的结构原理示意图之二；
附图3为本发明的永磁磁悬浮轨道的结构原理示意图之三；
附图4为本发明的永磁磁悬浮轨道的结构原理示意图之四。
其中：1—支撑架；2—固定永磁轨；20—永磁体； 3—活动永磁轨；30—永磁体；4—密封隔离胶；5—导向轮；6—非导磁性板；7—第一永磁体；8—第二永磁体；9—左侧永磁体；10—右侧永磁体。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示：一种永磁磁悬浮轨道，该永磁磁悬浮轨道采用成对设置且分别相互对应的固定永磁轨2和活动永磁轨3构成悬浮系统，固定永磁轨2的轨身和活动永磁轨3的轨身可选用钢材制成。其中活动永磁轨3的轨身截面呈“工”字型，活动永磁轨3的轨身两侧构成的凹槽内均安装有多层永磁体30，活动永磁轨3的轨身两侧的同层永磁体30的N-S极方向相反，且安装在活动永磁轨3上的相邻永磁体30之间、永磁体30与活动永磁轨3的轨身腔壁之间均填充有密封隔离胶4；固定永磁轨2的轨身截面呈“U”字型，固定永磁轨2的轨身两侧内侧均安装有多层永磁体20，且安装在固定永磁轨2上的相邻永磁体20之间均填充有密封隔离胶4；上述固定永磁轨2上的永磁体20和活动永磁轨3上的永磁体30分别采用非导磁性板6将其包裹在固定永磁轨2和活动永磁轨3的轨身上，采用密封隔离胶4和非导磁性板6安装和固定永磁体20和永磁体30的方式不需要在永磁体20和永磁体30上开设安装孔，不会破坏永磁体磁场。由于上述固定永磁轨2上的永磁体20与活动永磁轨3上的永磁体30相互对应，使得活动永磁轨3的轨身下端位于固定永磁轨2的轨身“U”形腔内且活动永磁轨3的轨身上端位于固定永磁轨2的轨身“U”形腔上方。详细到永磁体20和永磁体30的极性分布，则在固定永磁轨2上的同层永磁体20的N-S极方向相同且活动永磁轨3上的同层永磁体30的N-S极方向相同，位于相同高度且对应设置的固定永磁轨2上的永磁体20和活动永磁轨3上的永磁体30的N-S极方向相同。上述固定永磁轨2上的相邻层永磁体20的N-S极方向相反且活动永磁轨3上的相邻层永磁体30的N-S极方向相反。所述悬浮系统中固定永磁轨2和活动永磁轨3上安装的永磁体20、30中N-S极方向的布置方式，保证了传送带1在外力作用下有下沉趋势时，活动永磁轨3上的永磁体30将同时受到固定永磁轨2上同高度的永磁体20向上的吸引力和固定永磁轨2上低位处的永磁体20向上的排斥力；反之当传送带1在外力作用下有上升趋势时，活动永磁轨3上的永磁体30将同时受到固定永磁轨2上同高度的永磁体20向下的吸引力和固定永磁轨2上高位处的永磁体20向下的排斥力，以此实现传送带1的悬浮功能。
另为上述永磁磁悬浮轨道提供导向功能，在活动永磁轨3的轨身底端两侧分别设有导向轮5，导向轮5通过相应的支撑架1安装在活动永磁轨3的轨身上且导向轮5与固定永磁轨2的轨身内壁之间设有一定的间隙。具体来说，导向轮5采用滚动轴承结构使得活动永磁轨3发生侧偏时，导向轮5与固定永磁轨2的轨身内壁接触产生滚动摩擦以减小摩擦阻力；另外活动永磁轨3在外力作用下发生侧偏时，导向轮5碰触到固定永磁轨2的轨身内壁并发生反弹，即导向轮5和固定永磁轨2的轨身内壁的协同作用构成该永磁磁悬浮轨道的导向系统，以保证活动永磁轨3沿固定永磁轨2的轨道中心运行。
为了增强永磁磁悬浮轨道的悬浮力，本发明在如图1所示的实施方案一的基础上，通过在“工”字型活动永磁轨3的轨身底部和“U”字型固定永磁轨2的轨身内腔底部加装N-S极方向相反的第一永磁体7和第二永磁体8，第一永磁体7和第二永磁体8相互对应，构成了本发明的永磁磁悬浮轨道实施方案二，活动永磁轨3的轨身底部的第一永磁体7与固定永磁轨2的轨身内腔底部的第二永磁体8之间的斥力增强了永磁磁悬浮轨道的悬浮力。
为了同步提高永磁磁悬浮轨道的导向能力，本发明在实施方案二的基础上，通过在第二永磁体8的两侧分别设有左侧永磁体9和右侧永磁体10，第二永磁体8、左侧永磁体9、右侧永磁体10三者之间采用密封隔离胶4间隔且三者的N-S极方向相同，构成了如图2所示的本发明的实施方案三。活动永磁轨3的轨身底部的第一永磁体7与第二永磁体8的两侧的左侧永磁体9和右侧永磁体10构成了磁导向系统，当活动永磁轨3的轨身在受到外力作用发生左偏时，左侧永磁体9对活动永磁轨3的轨身底部的第一永磁体7将产生向右的排斥力，阻止活动永磁轨3的轨身左偏，反之当活活动永磁轨3的轨身在受到外力作用发生右偏时，右侧永磁体10对活动永磁轨3的轨身底部的第一永磁体7将产生向左的排斥力，阻止活动永磁轨3的轨身右偏。
此外，活动永磁轨3的轨身截面形状并不局限于“工”字型，且活动永磁轨3并不局限于只有单根轨身，如图3或图4所示的永磁磁悬浮轨道的结构原理图，活动永磁轨3可以由彼此分开的两个独立轨身组成，根据实施例一、实施例二和实施例三所述的结构，则图3、图4所示的结构能够相对应的构成实施例四、实施例五和实施例六。
另外，如将上述实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五和实施例六的结构倒置，则该永磁磁悬浮轨道将变成吊轨形态的永磁磁悬浮轨道，即上述实施例一、实施例二、实施例三、实施例四、实施例五和实施例六一一倒置则构成了相对应的吊轨的实施例七、实施例八、实施例九、实施例十、实施例十一和实施例十二。
本发明通过合理布置固定永磁轨2和活动永磁轨3上的各层永磁体的N-S极方向，能够产生较大的悬浮力；通过在活动永磁轨3的轨身底部安装滚动导向轮5，使得导向轮5与固定永磁轨2的轨身内壁组成永磁磁悬浮轨道的导向系统；固定永磁轨2的轨身和活动永磁轨3的轨身选用钢材制成，将永磁悬浮系统与导向系统一体化设计的方式极大简化了轨道构造，具有简单紧凑、悬浮稳定且运行能耗低、价格低廉的特点，适宜推广使用。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。

Claims (10)

1.一种永磁磁悬浮轨道，其特征在于：所述的永磁磁悬浮轨道采用成对设置且分别相互对应的固定永磁轨（2）和活动永磁轨（3）构成悬浮系统，其中固定永磁轨（2）和活动永磁轨（3）分别包括若干层永磁体（20，30），在固定永磁轨（2）上的同层永磁体（20）的N-S极方向相同且活动永磁轨（3）上的同层永磁体（30）的N-S极方向相同，位于相同高度且对应设置的固定永磁轨（2）上的永磁体（20）和活动永磁轨（3）上的永磁体（30）的N-S极方向相同；所述固定永磁轨（2）上的相邻层永磁体（20）的N-S极方向相反且活动永磁轨（3）上的相邻层永磁体（30）的N-S极方向相反。
2.根据权利要求1所述的永磁磁悬浮轨道，其特征在于：所述活动永磁轨（3）的轨身截面呈“工”字型，活动永磁轨（3）的轨身两侧构成的凹槽内均安装有多层永磁体（30），且活动永磁轨（3）的轨身两侧的同层永磁体（30）的N-S极方向相反。
3.根据权利要求1或2所述的永磁磁悬浮轨道，其特征在于：所述固定永磁轨（2）的轨身截面呈“U”字型，固定永磁轨（2）的轨身两侧内侧均安装有多层永磁体（20）。
4.根据权利要求3所述的永磁磁悬浮轨道，其特征在于：所述固定永磁轨（2）上的永磁体（20）与活动永磁轨（3）上的永磁体（30）相互对应，使得活动永磁轨（3）的轨身下端位于固定永磁轨（2）的轨身“U”形腔内且活动永磁轨（3）的轨身上端位于固定永磁轨（2）的轨身“U”形腔上方。
5.根据权利要求1所述的永磁磁悬浮轨道，其特征在于：安装在固定永磁轨（2）上的相邻永磁体（20）之间均填充有密封隔离胶（4）；且安装在活动永磁轨（3）上的相邻永磁体（30）之间、永磁体（30）与活动永磁轨（3）的轨身腔壁之间均填充有密封隔离胶（4）。
6.根据权利要求1所述的永磁磁悬浮轨道，其特征在于：所述的永磁体（20，30）分别采用非导磁性板（6）将其包裹在固定永磁轨（2）和活动永磁轨（3）的轨身上。
7.根据权利要求1所述的永磁磁悬浮轨道，其特征在于：活动永磁轨（3）的轨身底端两侧分别设有导向轮（5），导向轮（5）通过相应的支撑架（1）安装在活动永磁轨（3）的轨身上。
8.根据权利要求7所述的永磁磁悬浮轨道，其特征在于：所述的导向轮（5）采用滚动轴承结构使得活动永磁轨（3）发生侧偏时，导向轮（5）与固定永磁轨（2）的轨身内壁接触产生滚动摩擦以减小摩擦阻力。
9.根据权利要求1所述的永磁磁悬浮轨道，其特征在于：所述活动永磁轨（3）的轨身底部和固定永磁轨（2）的轨身内腔底部分别设有N-S极方向相反的第一永磁体（7）和第二永磁体（8），第一永磁体（7）和第二永磁体（8）相互对应。
10.根据权利要求9所述的永磁磁悬浮轨道，其特征在于：所述第二永磁体（8）的两侧分别设有左侧永磁体（9）和右侧永磁体（10），第二永磁体（8）、左侧永磁体（9）、右侧永磁体（10）三者之间采用密封隔离胶（4）间隔且三者的N-S极方向相同。
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